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JP7706997B2 - Method for producing substrate with conductive layer - Google Patents
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Description

特許法第30条第2項適用 令和3年1月20日~令和3年1月22日、東京ビッグサイト(東京都江東区有明3丁目11-1)、米田哲也及び武藤裕孝は、第35回ネプコン ジャパンにて、配線付きPTFEナノファイバーを公開。Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act January 20, 2021 to January 22, 2021, Tokyo Big Sight (3-11-1 Ariake, Koto-ku, Tokyo), Tetsuya Yoneda and Hirotaka Muto demonstrated wired PTFE nanofiber at the 35th NEPCON JAPAN.

本発明は、導電層付き基材に関する。 The present invention relates to a substrate with a conductive layer.

従来より、柔軟性がある回路基板として、フレキシブルプリント基板が知られている。該フレキシブルプリント基板は、銅などの金属製の基材を用いた回路基板と比べれば柔軟性はあるものの、例えば、ウェアラブルデバイスに用いるには、依然として基材は硬く、より柔軟性に優れる基材を用いた回路基板が求められていた。 Flexible printed circuit boards have been known as flexible circuit boards. Although flexible printed circuit boards are more flexible than circuit boards that use a metal substrate such as copper, for example, the substrate is still too hard for use in wearable devices, and there has been a demand for circuit boards that use a substrate with greater flexibility.

この点に関し、例えば、特許文献1には、延伸ポリテトラフルオロエチレン(e-PTFE)を基材として用いたフレキシブルプリント基板が開示されている。 In this regard, for example, Patent Document 1 discloses a flexible printed circuit board that uses expanded polytetrafluoroethylene (e-PTFE) as the substrate.

国際公開第2019/216883号International Publication No. 2019/216883

ウェアラブルデバイス等に用いられるフレキシブルプリント基板には、柔軟性に加え、通気性が求められる。しかしながら、従来のフレキシブルプリント基板には、この通気性の点でも改良の余地があった。 Flexible printed circuit boards used in wearable devices and the like require not only flexibility but also breathability. However, conventional flexible printed circuit boards have room for improvement in terms of breathability.

また、フレキシブルプリント基板には、導電層を形成するために、熱硬化性の導電性組成物を用いることがあるが、この熱硬化性の導電性組成物を用いた場合、従来のフレキシブルプリント基板は、耐熱性が十分ではなく、熱収縮してしまうことが分かった。さらに、フレキシブルプリント基板には、電子部品等を実装することがあるが、従来のフレキシブルプリント基板は、この実装の際の高温に十分に耐えられないことが分かった。 In addition, flexible printed circuit boards sometimes use thermosetting conductive compositions to form conductive layers, but it has been found that when such thermosetting conductive compositions are used, conventional flexible printed circuit boards do not have sufficient heat resistance and end up shrinking due to heat. Furthermore, flexible printed circuit boards are sometimes used to mount electronic components, but it has been found that conventional flexible printed circuit boards cannot adequately withstand the high temperatures that occur during this mounting.

本発明は、以上のことに鑑みなされたものであり、柔軟性、通気性および耐熱性に優れる導電層付き基材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a substrate with a conductive layer that is excellent in flexibility, breathability, and heat resistance.

このような状況のもと、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成例によれば、前記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
本発明の構成例は以下の通りである。
Under these circumstances, the present inventors conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, found that the above problems can be solved by the following configuration examples, and completed the present invention.
A configuration example of the present invention is as follows.

[1] ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のナノファイバーを含む織布または不織布である基材と、
該基材上に、回転粘度測定法による25℃で50rpmにおける粘度が1~500Pa・sである導電性組成物から形成された導電層と
を有し、下記要件(1)を満たす、導電層付き基材。
要件(1):前記導電層付き基材のガーレー透気度が10秒/100ml以下である
[1] A substrate that is a woven or nonwoven fabric containing nanofibers made of polytetrafluoroethylene (PTFE);
The substrate with a conductive layer has on the substrate a conductive layer formed from a conductive composition having a viscosity of 1 to 500 Pa·s at 25° C. and 50 rpm as measured by a rotational viscosimetry method, and satisfies the following requirement (1).
Requirement (1): The Gurley air permeability of the substrate with the conductive layer is 10 seconds/100 ml or less.

[2] 前記導電性組成物が、導電性フィラーおよび熱硬化性樹脂を含む、[1]に記載の導電層付き基材。 [2] The substrate with a conductive layer according to [1], wherein the conductive composition contains a conductive filler and a thermosetting resin.

[3] 前記導電層が形成される前の基材の目付が10~200g/m2である、[1]または[2]に記載の導電層付き基材。 [3] The substrate with a conductive layer according to [1] or [2], wherein the substrate has a basis weight of 10 to 200 g/ m2 before the conductive layer is formed.

本発明によれば、柔軟性、通気性および耐熱性に優れる導電層付き基材を提供することができる。
また、本発明によれば、本来、非接着性であるPTFE製の基材上に、屈曲試験等を経ても剥離や断線しない所望の導電層を形成することができ、熱収縮による形状変化が起り難く、PTFEが有する、クリーン性、絶縁性、低誘電率等の特性を活かした導電層付き基材を提供することができる。
さらに、本発明に係る導電層付き基材は、前記のように耐熱性に優れるため、該導電層付き基材を、例えば、ヘルスケア用途で使用する際に、オートクレーブ殺菌等の殺菌処理をすることもできる。
According to the present invention, it is possible to provide a substrate with a conductive layer that is excellent in flexibility, breathability and heat resistance.
Furthermore, according to the present invention, a desired conductive layer can be formed on a substrate made of PTFE, which is inherently non-adhesive, and which will not peel off or break even after a bending test or the like. It is also possible to provide a substrate with a conductive layer that is less susceptible to deformation due to thermal shrinkage and makes use of the properties of PTFE, such as cleanliness, insulation, and low dielectric constant.
Furthermore, since the substrate with a conductive layer according to the present invention has excellent heat resistance as described above, the substrate with a conductive layer can be subjected to a sterilization treatment such as autoclave sterilization when used, for example, for healthcare applications.

≪導電層付き基材≫
本発明に係る導電層付き基材(以下「本導電層付き基材」ともいう。)は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のナノファイバーを含む織布または不織布である基材と、該基材上に、回転粘度測定法による25℃で50rpmにおける粘度が1~500Pa・sである導電性組成物から形成された導電層とを有し、下記要件(1)を満たす。
要件(1):本導電層付き基材のガーレー透気度が10秒/100ml以下である
<Substrate with conductive layer>
The substrate with a conductive layer according to the present invention (hereinafter also referred to as the "substrate with a conductive layer") has a substrate which is a woven or nonwoven fabric containing nanofibers made of polytetrafluoroethylene (PTFE), and a conductive layer formed on the substrate from a conductive composition having a viscosity of 1 to 500 Pa s at 25° C. and 50 rpm as measured by a rotational viscosimetry method, and satisfies the following requirement (1).
Requirement (1): The Gurley air permeability of the conductive layer-attached substrate is 10 sec/100 ml or less.

本導電層付き基材のガーレー透気度は10秒/100ml以下であり、好ましくは5秒/100ml以下、より好ましくは1秒/100ml以下である。該ガーレー透気度の下限は特に制限されないが、例えば0.1秒/100ml以上である。
基材上に導電層を有しながらも、前記ガーレー透気度を有する本導電層付き基材は、通気性に優れるといえ、特に、ウェアラブルデバイスに好適に使用でき、さらには、生体に密着して使用するヘルスケア分野などに用いられるデバイスに好適に使用できる。
前記ガーレー透気度は、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
The Gurley air permeability of the conductive layer-attached substrate is 10 sec/100 ml or less, preferably 5 sec/100 ml or less, more preferably 1 sec/100 ml or less. The lower limit of the Gurley air permeability is not particularly limited, but is, for example, 0.1 sec/100 ml or more.
The present substrate with a conductive layer, which has a conductive layer on the substrate and has the above-mentioned Gurley air permeability, can be said to have excellent breathability and can be particularly suitably used in wearable devices, and further can be suitably used in devices used in the healthcare field, etc., which are used in close contact with the living body.
Specifically, the Gurley air permeability can be measured by the method described in the following examples.

本導電層付き基材は、前記基材の主面(面積の最も大きい面)の一方の面上に導電層を有していればよく、前記基材の主面の両面上に導電層を有していてもよい。
本導電層付き基材では、織布または不織布である基材を用いるため、片面に形成した導電層(回路)と裏面に形成した導電層(回路)や電子部品等とを、例えば、該基材の空隙に導電性組成物を充填させることによって、接続することができる。
基材上に形成される導電層の数は特に制限されず、形成したい導電層(回路)に応じて、適宜導電層を設ければよい、
The present substrate with a conductive layer may have a conductive layer on one of the main surfaces (the surface having the largest area) of the substrate, and may have conductive layers on both of the main surfaces of the substrate.
In the present substrate with a conductive layer, a substrate that is a woven or nonwoven fabric is used, and therefore a conductive layer (circuit) formed on one side can be connected to a conductive layer (circuit) formed on the back side or to electronic components, for example, by filling the voids in the substrate with a conductive composition.
The number of conductive layers formed on the substrate is not particularly limited, and the conductive layers may be appropriately provided depending on the conductive layers (circuits) to be formed.

本導電層付き基材は、基材と導電層とを有していれば特に制限されず、絶縁性オーバーコート層、電子部品(例:センサー、スイッチ、コネクター)等の回路基板等に設けられる従来公知の層や部材を有していてもよい。
前記基材と導電層とは、接着層等を介して接着してもよいが、本発明の効果がより発揮され、該接着層がなくても、十分に基材と導電層とは接着することができるため、基材と導電層とは接している(基材上に直接導電性組成物を形成する)ことが好ましい。
The present substrate with a conductive layer is not particularly limited as long as it has a substrate and a conductive layer, and may have an insulating overcoat layer, or a conventionally known layer or member provided on a circuit board or the like for electronic components (e.g., sensors, switches, connectors, etc.).
The substrate and the conductive layer may be bonded via an adhesive layer or the like. However, since the effects of the present invention are more effectively exhibited and the substrate and the conductive layer can be sufficiently bonded even without the adhesive layer, it is preferable that the substrate and the conductive layer are in contact with each other (the conductive composition is formed directly on the substrate).

本導電層付き基材は、様々な分野で使用されるデバイスに使用することができる。本導電層付き基材は、柔軟性に極めて優れるため、例えば、複雑な形状の部材に本導電層付き基材を配置することで、該複雑な形状の部材上に、容易に回路等を形成することができる。
また、本導電層付き基材は、柔軟性および通気性に優れるため、さらには、撥水性に優れ汚れにくいため、特に、ウェアラブルデバイスに好適に使用でき、さらには、生体に密着して使用するヘルスケア分野などに用いられるデバイスに好適に使用できる。
The present substrate with a conductive layer can be used in devices used in various fields. Since the present substrate with a conductive layer has excellent flexibility, for example, by disposing the present substrate with a conductive layer on a member having a complex shape, a circuit or the like can be easily formed on the member having the complex shape.
Furthermore, since the present substrate with a conductive layer has excellent flexibility and breathability, and further has excellent water repellency and is resistant to dirt, it can be particularly suitably used in wearable devices, and furthermore, it can be suitably used in devices used in the healthcare field, etc., which are used in close contact with the living body.

<基材>
前記基材は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のナノファイバーを含む織布または不織布であり、PTFE製ナノファイバー(のみ)からなる織布または不織布であることが好ましく、PTFE製ナノファイバー(のみ)からなる不織布であることがより好ましい。
PTFE製ナノファイバーを含む織布または不織布は、ノードを有する延伸基材とは異なる基材である。
本導電層付き基材では、このような基材を用いるため、導電層を形成する際や、電子部品等を実装する際に高温(例:200℃)をかけたとしても、基材の収縮が起り難く、耐熱性に優れる。
<Base material>
The substrate is a woven or nonwoven fabric containing polytetrafluoroethylene (PTFE) nanofibers, preferably a woven or nonwoven fabric made of PTFE nanofibers (only), and more preferably a nonwoven fabric made of PTFE nanofibers (only).
The woven or nonwoven fabric containing PTFE nanofibers is a substrate that is different from the expanded substrate having nodes.
Since the present substrate with conductive layer uses such a substrate, even if high temperatures (e.g., 200°C) are applied when forming the conductive layer or when mounting electronic components, the substrate is unlikely to shrink and has excellent heat resistance.

前記基材の厚みは、用いる用途に応じて適宜選択すればよいが、柔軟性により優れる導電層付き基材を容易に得ることができる等の点から、好ましくは1μm~500mm、より好ましくは3~100μmである。 The thickness of the substrate may be appropriately selected depending on the application, but is preferably 1 μm to 500 mm, more preferably 3 to 100 μm, in order to easily obtain a substrate with a conductive layer having excellent flexibility.

前記基材の目付は、好ましくは10~200g/m2、より好ましくは16~40g/m2である。
基材の目付が前記範囲にあると、導電層と基材とが十分な接着強度で接着した導電層付き基材を容易に得ることができる。これは、バインダーを含む導電性組成物を用いて導電層を形成する場合、該バインダーが基材に染み込み、そのアンカー効果が発揮されやすいことによると推測される。
前記目付は、紡糸時間を長くする、紡糸ノズル数を増やすなどにより、増大する傾向にある。
The base material preferably has a basis weight of 10 to 200 g/m 2 , more preferably 16 to 40 g/m 2 .
When the basis weight of the substrate is within the above range, a substrate with a conductive layer can be easily obtained in which the conductive layer and the substrate are bonded with sufficient adhesive strength. This is presumably because, when the conductive layer is formed using a conductive composition containing a binder, the binder penetrates into the substrate and easily exerts its anchoring effect.
The weight per unit area tends to increase by extending the spinning time, increasing the number of spinning nozzles, and the like.

前記不織布および織布は、PTFE製ナノファイバーをシート状に集積または製織したものであるが、このような不織布および織布は、単層から構成されるもの、材質や繊維径の異なる2層以上から構成されるものの何れでもよい。 The nonwoven and woven fabrics are made by accumulating or weaving PTFE nanofibers into a sheet shape, and such nonwoven and woven fabrics may be made of a single layer or two or more layers made of different materials or fiber diameters.

前記不織布としては、湿式抄紙方式、ウォーターパンチ方式、ケミカルボンド方式、サーマルボンド方式、スパンボンド方式、ニードルパンチ方式、ステッチボンド方式等の種々の製法で得られた不織布を使用することができるが、耐熱性、機械的特性、耐溶剤性の点から、自己溶融繊維によるサーマルボンド方式やスパンボンド方式で得られた不織布が好ましい。 The nonwoven fabric may be made by a variety of methods, including wet papermaking, water punching, chemical bonding, thermal bonding, spunbonding, needle punching, and stitch bonding. From the standpoints of heat resistance, mechanical properties, and solvent resistance, nonwoven fabrics made by the thermal bonding or spunbonding methods using self-melting fibers are preferred.

前記織布を構成するPTFE製ナノファイバーは、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、ステープル糸のいずれを用いてもよい。織り方としても特に制限されず、平織り、綾織り、朱子織り、二十織り、筒織りなどが挙げられる。織構成としては、織組織、糸番手、糸密度に特に指定はない。 The PTFE nanofibers constituting the woven fabric may be monofilament yarn, multifilament yarn, or staple yarn. There are no particular limitations on the weaving method, and examples include plain weave, twill weave, satin weave, twenty-fiber weave, and tubular weave. There are no particular specifications for the weaving structure, yarn count, or yarn density.

前記不織布または織布を構成するPTFE製ナノファイバーの平均繊維径(平均ファイバー径)は、好ましくは500nm~1μmである。
平均繊維径が前記範囲内にある場合には、高い柔軟性を示す不織布または織布を形成でき、ファイバーの表面積が大きくなることで、導電層と基材とが十分な接着強度で接着した導電層付き基材を容易に得ることができ、薄い不織布または織布を形成した場合でも繊維の分布均一性を高くすることができる点で好ましい。
The average fiber diameter (average fiber diameter) of the PTFE nanofibers constituting the nonwoven or woven fabric is preferably 500 nm to 1 μm.
When the average fiber diameter is within the above range, a nonwoven fabric or woven fabric exhibiting high flexibility can be formed, and the surface area of the fibers is increased, making it possible to easily obtain a substrate with a conductive layer in which the conductive layer and the substrate are bonded with sufficient adhesive strength, which is preferable in that the distribution uniformity of the fibers can be increased even when a thin nonwoven fabric or woven fabric is formed.

前記不織布または織布を構成するPTFE製ナノファイバーの平均繊維径は、ナノファイバーを形成する条件を適宜選択することで調整することができるが、例えば、電界紡糸法により製造する場合には、電界紡糸の際に湿度を下げる、ノズル径を小さくする、印加電圧を大きくする、あるいは電圧密度を大きくすることにより、得られるナノファイバーの平均繊維径を小さくできる傾向にある。 The average fiber diameter of the PTFE nanofibers constituting the nonwoven or woven fabric can be adjusted by appropriately selecting the conditions for forming the nanofibers. For example, when producing nanofibers by electrospinning, the average fiber diameter of the resulting nanofibers tends to be reduced by lowering the humidity during electrospinning, reducing the nozzle diameter, increasing the applied voltage, or increasing the voltage density.

なお、前記平均繊維径は、測定対象となるナノファイバー(群)を走査型電子顕微鏡(SEM)観察(倍率:10000倍)し、得られたSEM画像から無作為に20本のナノファイバーを選び、これらの各ナノファイバーのナノファイバー径(長径)を測定し、この測定結果に基づいて算出される平均値である。 The average fiber diameter is an average value calculated based on the results of observing the nanofiber (group) to be measured with a scanning electron microscope (SEM) (magnification: 10,000 times), randomly selecting 20 nanofibers from the SEM image, and measuring the nanofiber diameter (long axis) of each of these nanofibers.

前記不織布または織布を構成するPTFE製ナノファイバーの、下記式で算出される繊維径変動係数は、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.01~0.5である。繊維径変動係数が前記範囲内にあると、PTFE製ナノファイバーは繊維径が均一となり、導電層と基材とが十分な接着強度で接着した導電層付き基材を容易に得ることができる。
繊維径変動係数=標準偏差/平均繊維径
(なお、「標準偏差」とは、前記20本の繊維の繊維径の標準偏差である。)
The fiber diameter variation coefficient of the PTFE nanofibers constituting the nonwoven or woven fabric is preferably 0.7 or less, more preferably 0.01 to 0.5, as calculated by the following formula. When the fiber diameter variation coefficient is within the above range, the PTFE nanofibers have a uniform fiber diameter, and a substrate with a conductive layer in which the conductive layer and the substrate are bonded with sufficient adhesive strength can be easily obtained.
Coefficient of variation of fiber diameter=standard deviation/average fiber diameter (Note that “standard deviation” refers to the standard deviation of the fiber diameters of the 20 fibers.)

前記不織布または織布を構成するPTFE製ナノファイバーの繊維長(ファイバー長)は、好ましくは0.1~1000mm、より好ましくは0.5~100mm、さらに好ましくは1~50mmである。 The fiber length of the PTFE nanofibers constituting the nonwoven or woven fabric is preferably 0.1 to 1000 mm, more preferably 0.5 to 100 mm, and even more preferably 1 to 50 mm.

前記PTFE製ナノファイバーは、例えば、電界紡糸法、溶融紡糸法、溶融電界紡糸法、スパンボンド法(メルトブロー法)、湿式法、スパンレース法により製造されるが、特に電界紡糸法により得られるナノファイバーは繊維径が小さく、このようなナノファイバーより形成される不織布または織布は高い柔軟性を示す。 The PTFE nanofibers are manufactured by, for example, electrospinning, melt spinning, melt electrospinning, spunbonding (meltblowing), wet, and spunlace methods. Nanofibers obtained by electrospinning have a small fiber diameter, and nonwoven or woven fabrics made from such nanofibers exhibit high flexibility.

電界紡糸法を用いてPTFE製ナノファイバーを形成する際には、例えば、PTFEおよび必要に応じて溶媒を含む紡糸液が用いられる。
前記紡糸液中に含まれるPTFEの割合は、好ましくは5~80質量%、より好ましくは10~70質量%である。
When forming PTFE nanofibers using electrospinning, for example, a spinning solution containing PTFE and, if necessary, a solvent is used.
The content of PTFE in the spinning solution is preferably 5 to 80% by mass, and more preferably 10 to 70% by mass.

前記溶媒としては、PTFEを溶解または分散し得るものであれば特に限定されず、例えば、水、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルピロリドン、キシレン、アセトン、クロロホルム、エチルベンゼン、シクロヘキサン、ベンゼン、スルホラン、メタノール、エタノール、フェノール、ピリジン、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、トリクロロエタン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジエチルエーテルが挙げられる。これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせた混合溶媒を用いてもよい。
前記溶媒は、紡糸液中に、好ましくは10~90質量%、より好ましくは20~80質量%含まれる。
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse PTFE, and examples thereof include water, dimethylacetamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, methylpyrrolidone, xylene, acetone, chloroform, ethylbenzene, cyclohexane, benzene, sulfolane, methanol, ethanol, phenol, pyridine, propylene carbonate, acetonitrile, trichloroethane, hexafluoroisopropanol, and diethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The solvent is contained in the spinning solution in an amount of preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass.

前記紡糸液は、さらに、PTFE以外の、無機フィラー、界面活性剤、分散剤、電荷調整剤、機能性粒子、接着剤、粘度調整剤、繊維形成剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
前記紡糸液において、PTFEの前記溶媒への溶解度が低い場合(例えば、溶媒が水である場合)、紡糸時にPTFEをファイバー形状に保持させやすい等の点から、1種または2種以上の繊維形成剤を含むことが好ましい。
The spinning solution may further contain additives other than PTFE, such as inorganic fillers, surfactants, dispersants, charge control agents, functional particles, adhesives, viscosity control agents, fiber forming agents, etc. These additives may be used alone or in combination of two or more.
In the spinning solution, when the solubility of PTFE in the solvent is low (for example, when the solvent is water), it is preferable to contain one or more fiber forming agents, since this makes it easier to maintain the PTFE in a fiber shape during spinning.

前記繊維形成剤としては、溶媒に対し高い溶解度を有する有機ポリマーであることが好ましく、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、デキストラン、アルギン酸、キトサン、でんぷん、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリビニルアルコールが挙げられる。
前記繊維形成剤を使用する場合の使用量は、溶媒の粘度、溶媒への溶解度にもよるが、紡糸液中に例えば0.1~15質量%、好ましくは1~10質量%である。
The fiber-forming agent is preferably an organic polymer having high solubility in a solvent, and examples thereof include polyethylene oxide, polyethylene glycol, dextran, alginic acid, chitosan, starch, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylamide, cellulose, and polyvinyl alcohol.
The amount of the fiber-forming agent used, depending on the viscosity of the solvent and the solubility in the solvent, is, for example, 0.1 to 15% by mass, preferably 1 to 10% by mass in the spinning solution.

前記紡糸液は、PTFE、溶媒および必要に応じて添加剤を従来公知の方法で混合することにより製造できる。 The spinning solution can be produced by mixing PTFE, a solvent, and, if necessary, additives, using a conventional method.

前記紡糸液の好ましい例としては、以下の紡糸液(1)が挙げられる。
紡糸液(1):PTFEを30~70質量%、好ましくは35~60質量%含み、繊維形成剤を0.1~10質量%、好ましくは1~7質量%含み、合計が100質量%となるよう溶媒を含む紡糸液
A preferred example of the spinning solution is the following spinning solution (1).
Spinning solution (1): A spinning solution containing 30 to 70% by mass, preferably 35 to 60% by mass, PTFE, 0.1 to 10% by mass, preferably 1 to 7% by mass, of a fiber-forming agent, and a solvent so that the total is 100% by mass.

電界紡糸を行う際の印加電圧は、好ましくは1~100kV、より好ましくは5~50kV、さらに好ましくは10~40kVである。 The voltage applied during electrospinning is preferably 1 to 100 kV, more preferably 5 to 50 kV, and even more preferably 10 to 40 kV.

電界紡糸に用いられる紡糸ノズルの先端径(外径)は、好ましくは0.1~2.0mm、より好ましくは0.2~1.6mmである。 The tip diameter (outer diameter) of the spinning nozzle used for electrospinning is preferably 0.1 to 2.0 mm, more preferably 0.2 to 1.6 mm.

より具体的には、例えば前記紡糸液(1)を用いる場合であれば、前記印加電圧は、好ましくは10~50kV、より好ましくは10~40kVであり、前記の紡糸ノズルの先端径(外径)は、好ましくは0.3~1.6mmである。 More specifically, for example, when the spinning solution (1) is used, the applied voltage is preferably 10 to 50 kV, more preferably 10 to 40 kV, and the tip diameter (outer diameter) of the spinning nozzle is preferably 0.3 to 1.6 mm.

前記PTFE製ナノファイバーから不織布または織布を形成した後には、加熱処理を行うことが好ましい。該加熱処理は、得られた不織布または織布を、通常200~390℃、30~300分の条件で熱処理することで行われる。この加熱処理により、不織布または織布に残留している前記溶媒および繊維形成剤などを除去することができる。 After forming a nonwoven or woven fabric from the PTFE nanofibers, it is preferable to carry out a heat treatment. The heat treatment is usually carried out by heat treating the obtained nonwoven or woven fabric at 200 to 390°C for 30 to 300 minutes. This heat treatment can remove the solvent and fiber-forming agent remaining in the nonwoven or woven fabric.

前記不織布の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができ、例えば、特表2012-515850号公報に記載された以下の方法が挙げられる。
PTFE、繊維形成剤および溶媒を含み、少なくとも50,000cPの粘度を有する紡糸液、好ましくは紡糸液(1)を提供するステップと;
紡糸液をノズルより紡糸し静電的牽引力によりファイバー化するステップと;
前記ファイバーをコレクター(例:巻き取りスプール)の上に集め、前駆体を形成するステップと;
前記前駆体を焼成して前記溶媒および前記繊維形成剤を除去することでPTFE製ナノファイバーからなる不織布を形成するステップとを含む方法
As a method for producing the nonwoven fabric, a conventionally known production method can be adopted, and for example, the following method described in JP-A-2012-515850 can be mentioned.
Providing a spinning solution, preferably a spinning solution (1), comprising PTFE, a fiber former and a solvent and having a viscosity of at least 50,000 cP;
A step of spinning the spinning solution from a nozzle and forming fibers by electrostatic traction force;
collecting the fibers on a collector (e.g., a take-up spool) to form a precursor;
and calcining the precursor to remove the solvent and the fiber-forming agent to form a nonwoven fabric of PTFE nanofibers.

<導電層>
前記導電層は、導電性組成物から形成される導電性を有する層であれば特に制限されないが、例えば、回路である。該導電性組成物としては、回転粘度測定法による25℃で50rpmにおける粘度が1~500Pa・sである組成物であれば特に制限されず、従来公知の組成物を用いることができ、導電性フィラーとバインダーとを含む導電性組成物が好ましい。
本発明において、「導電性組成物」とは、該組成物から得られる導電層が、1×10-3Ω・cm未満の比抵抗を有することをいう。該比抵抗は、デジタルマルチメーターで抵抗を測定し、下記式により算出することができる。
比抵抗(Ω・cm)=R×S/l
[R:デジタルマルチメーターの抵抗値、S:導電層の断面積、l:電極間距離]
<Conductive Layer>
The conductive layer is not particularly limited as long as it is a layer having conductivity formed from a conductive composition, and is, for example, a circuit. The conductive composition is not particularly limited as long as it is a composition having a viscosity of 1 to 500 Pa·s at 25° C. and 50 rpm as measured by a rotational viscosimetry method, and a conventionally known composition can be used, and a conductive composition containing a conductive filler and a binder is preferred.
In the present invention, the term "conductive composition" means that a conductive layer obtained from the composition has a resistivity of less than 1× 10 Ω·cm. The resistivity can be calculated by measuring the resistance with a digital multimeter and using the following formula:
Specific resistance (Ω・cm)=R×S/l
[R: resistance value of the digital multimeter, S: cross-sectional area of the conductive layer, l: distance between electrodes]

前記導電性組成物の回転粘度測定法による25℃で50rpmにおける粘度は、1~500Pa・sであり、好ましくは10~100Pa・s、より好ましくは10~50Pa・sである。
粘度が前記範囲にあると、本来非接着性であるPTFE製の基材に対しても、導電層と基材とが十分な接着強度で接着した導電層付き基材を容易に得ることができる。これは、粘度が前記範囲にあるバインダーを含む導電性組成物を用いて導電層を形成する場合、該バインダーが基材に染み込み、そのアンカー効果が発揮されやすいことによると推測される。
The viscosity of the conductive composition measured by a rotational viscometer at 25° C. and 50 rpm is 1 to 500 Pa·s, preferably 10 to 100 Pa·s, and more preferably 10 to 50 Pa·s.
When the viscosity is within the above range, a substrate with a conductive layer can be easily obtained in which the conductive layer and the substrate are bonded with sufficient adhesive strength, even for a substrate made of PTFE, which is inherently non-adhesive. This is presumably because, when a conductive layer is formed using a conductive composition containing a binder having a viscosity within the above range, the binder penetrates into the substrate and is likely to exert its anchoring effect.

前記導電性フィラーとしては特に制限されず、従来公知のフィラーを用いることができる。
前記導電性組成物に用いる導電性フィラーは、1種でもよく、形状、大きさ、材質等の異なる2種以上でもよい。
The conductive filler is not particularly limited, and any conventionally known filler can be used.
The conductive filler used in the conductive composition may be of one type, or may be of two or more types different in shape, size, material, and the like.

前記導電性フィラーの材質としては、導電性を有する材質であれば特に制限されないが、例えば、銅、銀、金、白金、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、ニッケル、パラジウム等の金属、これらの金属を含む合金、カーボンブラック、グラファイトが挙げられ、これらの中でも、銅、銀、カーボンブラックが好ましい。
なお、前記導電性フィラーとしては、ある材料の表面を前記金属や合金等でメッキなどすることにより得られるフィラーであってもよい。
The material of the conductive filler is not particularly limited as long as it is a material having conductivity, and examples thereof include metals such as copper, silver, gold, platinum, tin, bismuth, zinc, indium, nickel, and palladium, alloys containing these metals, carbon black, and graphite. Among these, copper, silver, and carbon black are preferred.
The conductive filler may be a filler obtained by plating the surface of a material with the metal or alloy.

前記導電性フィラーの形状も特に制限されず、例えば、塊状、球状、フレーク状、針状、繊維状、デンドライト状、コイル状が挙げられる。 The shape of the conductive filler is not particularly limited, and examples include chunks, spheres, flakes, needles, fibers, dendrites, and coils.

前記導電性フィラーのレーザー回折散乱法(マイクロトラック法)により測定されるメジアン径(D50)は、塗装性に優れる組成物が得られ、導電性に優れる導電層を容易に得ることができる等の点から、好ましくは5~30μmである。 The median diameter (D50) of the conductive filler measured by the laser diffraction scattering method (microtrack method) is preferably 5 to 30 μm, since this allows a composition with excellent paintability to be obtained and a conductive layer with excellent conductivity to be easily obtained.

前記導電性フィラーの含有量は、導電性に優れる導電層を容易に得ることができる等の点から、前記導電性組成物100質量%に対し、好ましくは60~95質量%、より好ましくは65~93質量%である。 The content of the conductive filler is preferably 60 to 95% by mass, and more preferably 65 to 93% by mass, relative to 100% by mass of the conductive composition, in order to easily obtain a conductive layer with excellent conductivity.

前記バインダーとしては特に制限されず、前記導電性フィラーを保持できるものであることが好ましい。
前記導電性組成物に用いるバインダーは、1種でも2種以上でもよい。
The binder is not particularly limited, and is preferably one that can hold the conductive filler.
The conductive composition may contain one or more binders.

前記バインダーとしては特に制限されず、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、熱可塑性イミド樹脂などの熱可塑性樹脂;ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型等のエポキシ樹脂、液状エポキシ化合物等のエポキシ化合物、不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、レゾール型、ノボラック型等のフェノール樹脂、イミド樹脂、シリコーンゴムなどの熱硬化性樹脂;スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコーン系エラストマー等のエラストマーが挙げられる。
これらの中でも、基材に染み込んだ状態で硬化し、アンカー効果により、より導電層と基材との接着強度に優れる導電層付き基材を容易に得ることができる等の点から、熱硬化性樹脂が好ましい。
The binder is not particularly limited, and examples thereof include thermoplastic resins such as polyester resin, acrylic resin, butyral resin, and thermoplastic imide resin; epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type, and novolac type, epoxy compounds such as liquid epoxy compounds, polyester resins such as unsaturated polyester resin, urethane resin, phenol resins such as resol type and novolac type, imide resin, and thermosetting resins such as silicone rubber; and elastomers such as styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, polyester-based elastomers, polyurethane-based elastomers, polyamide-based elastomers, and silicone-based elastomers.
Among these, thermosetting resins are preferred because they cure in a state in which they have soaked into the substrate, and because of the anchor effect, they can easily provide a substrate with a conductive layer having superior adhesive strength between the conductive layer and the substrate.

前記バインダーの含有量は、導電性フィラーを十分に保持でき、形状保持性および導電性に優れる導電層を容易に得ることができる等の点から、前記導電性フィラー100質量部に対し、好ましくは5~35質量部、より好ましくは7~20質量部である。 The content of the binder is preferably 5 to 35 parts by mass, and more preferably 7 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the conductive filler, in order to adequately hold the conductive filler and easily obtain a conductive layer that has excellent shape retention and conductivity.

前記導電性組成物は、塗装性等の点から、1種または2種以上の溶剤を含んでいることが好ましく、該溶剤としては特に制限されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤が挙げられる。 The conductive composition preferably contains one or more solvents from the viewpoint of paintability, etc., and the solvent is not particularly limited, but examples thereof include alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butyl carbitol, butyl cellosolve, and propylene glycol monomethyl ether; aromatic solvents such as toluene and xylene; ketone-based solvents such as methyl isobutyl ketone; and ester-based solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl carbitol acetate.

前記導電性組成物には、前記成分以外にも、必要により、本発明の効果を損なわない範囲で、従来公知の添加剤を含んでいてもよい。
このような添加剤としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸;リノレン酸、リノール酸、オレイン酸等の不飽和脂肪酸;これらの金属塩(金属の例:ナトリウム、カリウム);乳酸、酒石酸等のヒドロキシ基を有する有機酸;アルキルスルホン酸類、アルキルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸基を有する有機酸;金属キレート形成剤;硬化性樹脂を硬化させるための硬化剤;分散剤;造膜助剤;表面調整剤;可塑剤;老化防止剤;顔料が挙げられる。
これらの添加剤はそれぞれ、1種でもよく、2種以上でもよい。
In addition to the above components, the conductive composition may contain conventionally known additives, if necessary, within the scope of not impairing the effects of the present invention.
Examples of such additives include saturated fatty acids such as palmitic acid and stearic acid; unsaturated fatty acids such as linolenic acid, linoleic acid, and oleic acid; metal salts thereof (examples of the metal: sodium and potassium); organic acids having a hydroxyl group such as lactic acid and tartaric acid; organic acids having a sulfonic acid group such as alkylsulfonic acids and alkylbenzenesulfonic acid; metal chelating agents; curing agents for curing curable resins; dispersants; film-forming assistants; surface conditioners; plasticizers; antioxidants; and pigments.
Each of these additives may be used alone or in combination of two or more.

前記導電性層の厚みは特に制限されず、従来の回路と同様の厚みであればよいが、導電層付き基材を屈曲させた場合であっても、剥離や断線しない所望の導電層を維持できる等の点から、好ましくは1~1000μm、より好ましくは1~200μm、さらに好ましくは1~100μmである。
なお、本導電層付き基材では、基材の内部にも導電性組成物の乾燥体または硬化体が形成される可能性があるが、この場合であっても、前記導電性層の厚みは、基材の表面からの厚みのことをいう。
The thickness of the conductive layer is not particularly limited as long as it is the same thickness as that of a conventional circuit. However, from the viewpoint of maintaining a desired conductive layer that does not peel off or break even when the substrate with the conductive layer is bent, the thickness is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 1 to 200 μm, and even more preferably 1 to 100 μm.
In addition, in the case of the substrate with the conductive layer, a dried or hardened body of the conductive composition may be formed inside the substrate, but even in this case, the thickness of the conductive layer refers to the thickness from the surface of the substrate.

<本導電層付き基材の製造方法>
本導電層付き基材の製造方法は特に制限されないが、前記基材に、前記導電性組成物を塗装し、該塗装された組成物を乾燥または硬化させる工程を含むことが好ましい。
<Method of manufacturing the substrate with conductive layer>
The method for producing the present substrate with a conductive layer is not particularly limited, but preferably includes the steps of coating the substrate with the conductive composition and drying or curing the coated composition.

導電性組成物を塗装する方法としては特に制限されず、従来公知の方法を制限なく使用できるが、例えば、スクリーン印刷、パッド印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷が挙げられる。
この塗装の際には、形成される導電層が所望の導電層の形状、厚みとなるように塗装することが好ましい。
The method for applying the conductive composition is not particularly limited, and any conventionally known method can be used without limitation. Examples of the method include screen printing, pad printing, flexographic printing, inkjet printing, and gravure printing.
In this coating, it is preferable to coat the conductive layer so that the conductive layer to be formed has a desired shape and thickness.

前記組成物を乾燥または硬化させる際の条件としては特に制限されず、用いる導電性組成物(バインダーや溶剤種)等に応じて適宜選択すればよく、常温で乾燥および/または硬化させてもよく、加熱下で乾燥および/または硬化させてもよく、光照射下で乾燥および/または硬化させてもよい。また、加熱と光照射を組み合わせてもよい。
また、前記乾燥または硬化は、必要により、減圧下で行ってもよく、窒素ガス雰囲気下等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。
The conditions for drying or curing the composition are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the conductive composition (binder and solvent type) used, and may be dried and/or cured at room temperature, dried and/or cured under heating, or dried and/or cured under light irradiation. Heating and light irradiation may also be combined.
The drying or curing may be carried out under reduced pressure or in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, if necessary.

次に、本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

[実施例1]
基材として、PTFEナノファイバーからなる不織布(厚み:55μm、目付:24g/m2、平均孔径[Porous Materials Inc.製のPerm-Porometer(CFP-1200-AEL)を用いて測定(以下の平均孔径も同様に測定)]:2μm、平均繊維径:900nm、主面の大きさ:縦100mm×横100mm)を用い、該基材の主面上に、スクリーンとスキージとを用いて、導電性インク1((株)スリーボンド製、回転粘度計(回転数条件:50rpm)を用いた25℃における粘度:20Pa・s、銀粒子含有)を、得られる導電層(回路)が、線幅0.5mm、導電層間隔1.0mm、長さ100mm、厚み25μmとなるようにスクリーン印刷した。
印刷した導電性インク1を160℃で1時間加熱することで、導電層付き基材を作製した。
[Example 1]
A nonwoven fabric made of PTFE nanofibers (thickness: 55 μm, basis weight: 24 g/ m2 , average pore size [measured using a Perm-Porometer (CFP-1200-AEL) manufactured by Porous Materials Inc. (average pore size below was also measured in the same manner)]: 2 μm, average fiber diameter: 900 nm, size of main surface: length 100 mm × width 100 mm) was used as the substrate, and conductive ink 1 (manufactured by ThreeBond Co., Ltd., viscosity at 25°C using a rotational viscometer (rotation speed condition: 50 rpm): 20 Pa·s, containing silver particles) was screen-printed on the main surface of the substrate using a screen and a squeegee so that the resulting conductive layer (circuit) had a line width of 0.5 mm, a conductive layer spacing of 1.0 mm, a length of 100 mm and a thickness of 25 μm.
The printed conductive ink 1 was heated at 160° C. for 1 hour to prepare a substrate with a conductive layer.

[実施例2]
実施例1において、導電性インク1の代わりに、導電性インク2(CR-5200(化研テック(株)製)、回転粘度計(回転数条件:50rpm)を用いた25℃における粘度:20Pa・s、銀粒子含有)を用い、硬化条件を100℃で1時間加熱に変更した以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Example 2]
A substrate with a conductive layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, conductive ink 2 (CR-5200 (manufactured by Kaken Tech Co., Ltd.), viscosity at 25°C using a rotational viscometer (rotation speed condition: 50 rpm): 20 Pa s, containing silver particles) was used instead of conductive ink 1, and the curing conditions were changed to heating at 100°C for 1 hour.

[実施例3]
基材として、PTFEナノファイバーからなる不織布(厚み:72μm、目付:32g/m2、平均孔径:2μm、平均繊維径:900nm)を用いた以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Example 3]
A substrate with a conductive layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a nonwoven fabric made of PTFE nanofiber (thickness: 72 μm, basis weight: 32 g/m 2 , average pore size: 2 μm, average fiber diameter: 900 nm) was used as the substrate.

[実施例4]
基材として、PTFEナノファイバーからなる不織布(厚み:92μm、目付:40g/m2、平均孔径:2μm、平均繊維径:900nm)を用いた以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Example 4]
A substrate with a conductive layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a nonwoven fabric made of PTFE nanofiber (thickness: 92 μm, basis weight: 40 g/m 2 , average pore size: 2 μm, average fiber diameter: 900 nm) was used as the substrate.

[実施例5]
実施例1において、スクリーン印刷の代わりに、卓上型精密塗布装置(SSI Japan(株)製)を用いて、得られる導電層(回路)が、線幅0.5mm、導電層間隔1.0mm、長さ100mm、厚み150μmとなるように導電性インク1をインクジェット印刷した以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Example 5]
A substrate with a conductive layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that, instead of screen printing, a tabletop precision coating device (manufactured by SSI Japan Ltd.) was used to inkjet print conductive ink 1 so that the resulting conductive layer (circuit) had a line width of 0.5 mm, a conductive layer spacing of 1.0 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 150 μm.

[比較例1]
基材として、PTFEフィルム(バルフロン切削テープ((株)バルカー製)、中実フィルム、厚み:100μm、主面の大きさ:縦100mm×横100mm)を用いた以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Comparative Example 1]
A substrate with a conductive layer was produced in the same manner as in Example 1, except that a PTFE film (VALFLON cutting tape (manufactured by Valqua Corporation), solid film, thickness: 100 μm, size of main surface: length 100 mm × width 100 mm) was used as the substrate.

[比較例2]
基材として、延伸PTFEフィルム(sa-PTFE((株)バルカー製)、厚み:25μm、平均孔径:0.1μm、主面の大きさ:縦100mm×横100mm)を用いた以外は実施例1と同様にして、導電層付き基材を作製した。
[Comparative Example 2]
A substrate with a conductive layer was produced in the same manner as in Example 1, except that an expanded PTFE film (sa-PTFE (manufactured by Valqua Corporation), thickness: 25 μm, average pore size: 0.1 μm, size of main surface: length 100 mm × width 100 mm) was used as the substrate.

<耐熱性>
導電性インクを塗布する前の基材(PTFEナノファイバーからなる不織布、PTFEフィルムまたは延伸PTFEフィルム)の主面における横方向の長さと、作製した導電層付き基材の主面における横方向の長さとから、以下の式に基づいて、収縮率を算出した。
収縮率が5%未満の場合を○と評価し、収縮率が5%を超えた場合を×と評価した。結果を表1に示す。
収縮率(%)=(導電性インクを塗布する前の基材の主面における横方向の長さ-作製した導電層付き基材の主面における横方向の長さ)×100/導電性インクを塗布する前の基材の主面における横方向の長さ
<Heat resistance>
The shrinkage rate was calculated based on the following formula from the lateral length of the main surface of the substrate (nonwoven fabric made of PTFE nanofibers, PTFE film, or stretched PTFE film) before the conductive ink was applied and the lateral length of the main surface of the substrate with the conductive layer thus prepared.
A shrinkage rate of less than 5% was evaluated as "good," and a shrinkage rate of more than 5% was evaluated as "poor." The results are shown in Table 1.
Shrinkage rate (%)=(lateral length of the main surface of the substrate before the conductive ink is applied−lateral length of the main surface of the substrate with the conductive layer prepared)×100/lateral length of the main surface of the substrate before the conductive ink is applied

<連続屈曲試験>
連続屈曲試験を行うための支持体として紙(厚み:93μm、70g/m2)を用い、該紙を作製した導電層付き基材の導電層が付いた側とは反対側に、テープを用いて貼り付けることで、屈曲試験用試験体を作製した。
屈曲試験機(MIT-D、(株)東洋精機製作所製)を用い、試験速度:90cpm、折り曲げ角度:135°、曲率半径:0.38mmの条件で、作製した試験体を導電層が屈曲するように2000回折り曲げた。
このように折り曲げた前後の導電層の状態を目視で確認し、また、該導電層の電気抵抗をSK-6555(カイセ(株)製)を用いて測定し、以下の基準に基づいて評価した。結果を表1に示す。
○:連続屈曲試験前後で、導電層の電気抵抗値の変化率((1-連続屈曲試験後の電気抵抗値)×100/連続屈曲試験前の電気抵抗値)の絶対値が50%以下であり、導電層が基材から剥離しておらず、かつ、導電層にクラックが無い
×:連続屈曲試験前後で、導電層の電気抵抗値の変化率((1-連続屈曲試験後の電気抵抗値)×100/連続屈曲試験前の電気抵抗値)の絶対値が50%を超える、導電層が基材から剥離していた、または、導電層にクラックが生じた、の少なくとも1つを満たす
<Continuous bending test>
Paper (thickness: 93 μm, 70 g/ m2 ) was used as a support for the continuous bending test, and the paper was attached using tape to the side opposite the side to which the conductive layer was attached of the prepared substrate with a conductive layer, to prepare a specimen for the bending test.
Using a bending tester (MIT-D, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.), the prepared test specimen was bent 2000 times so that the conductive layer was bent under conditions of a test speed of 90 cpm, a bending angle of 135°, and a curvature radius of 0.38 mm.
The state of the conductive layer before and after bending in this manner was visually confirmed, and the electrical resistance of the conductive layer was measured using SK-6555 (manufactured by Kaise Co., Ltd.) and evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 1.
○: The absolute value of the rate of change in the electrical resistance of the conductive layer before and after the continuous bending test ((1-electrical resistance after continuous bending test) x 100/electrical resistance before continuous bending test) is 50% or less, the conductive layer does not peel off from the substrate, and there are no cracks in the conductive layer. ×: At least one of the following is satisfied: the absolute value of the rate of change in the electrical resistance of the conductive layer before and after the continuous bending test ((1-electrical resistance after continuous bending test) x 100/electrical resistance before continuous bending test) exceeds 50%, the conductive layer peels off from the substrate, or cracks occur in the conductive layer.

<ガーレー透気度>
(株)東洋精機製作所製のG-B3Cを用い、JIS P 8117:2009に基づいて、作製した導電層付き基材のガーレー透気度を測定した。結果を表1に示す。
なお、比較例1では、透気しないことにより、ガーレー透気度を測定できなかったため、表1には×と記載している。
<Gurley air permeability>
The Gurley air permeability of the prepared substrate with a conductive layer was measured according to JIS P 8117: 2009 using G-B3C manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. The results are shown in Table 1.
In addition, in Comparative Example 1, since the Gurley air permeability could not be measured due to lack of air permeability, it is indicated as "X" in Table 1.

Figure 0007706997000001
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SDD-EMAX x-act((株)堀場製作所製)を用い、実施例で作製した導電層付き基材をエネルギー分散型X線分析(EDX)測定したところ、不織布内に導電性インクの樹脂分が染込んでいることが確認された。この樹脂分の染込みによるアンカー効果により、本来非接着性であるPTFEナノファイバーからなる不織布に対しても、連続屈曲試験等を経ても剥離しない所望の導電層を形成することができたと考えられる。 When the substrate with the conductive layer prepared in the examples was subjected to energy dispersive X-ray analysis (EDX) using an SDD-EMAX x-act (manufactured by Horiba, Ltd.), it was confirmed that the resin of the conductive ink had soaked into the nonwoven fabric. It is believed that the anchor effect caused by this soaking in of the resin made it possible to form the desired conductive layer that does not peel off even after continuous bending tests, even on nonwoven fabric made of PTFE nanofiber, which is originally non-adhesive.

Claims (3)

ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のナノファイバーを含む織布または不織布である基材に、回転粘度計(回転数条件:50rpm)を用いた25℃における粘度が1~500Pa・sである導電性組成物を塗装し、塗装された導電性組成物を乾燥または硬化させる工程を含む、導電層付き基材の製造方法であって、
下記要件(1)を満たす、導電層付き基材の製造方法
要件(1):前記導電層付き基材のガーレー透気度が10秒/100ml以下である
A method for producing a substrate with a conductive layer, the method comprising the steps of: applying a conductive composition having a viscosity of 1 to 500 Pa·s at 25°C measured with a rotational viscometer (rotation speed condition: 50 rpm) to a substrate that is a woven or nonwoven fabric containing nanofibers made of polytetrafluoroethylene (PTFE); and drying or curing the applied conductive composition,
A method for producing a substrate with a conductive layer, which satisfies the following requirement (1):
Requirement (1): The Gurley air permeability of the substrate with the conductive layer is 10 seconds/100 ml or less.
前記導電性組成物が導電性フィラーおよび熱硬化性樹脂を含む、請求項1に記載の導電層付き基材の製造方法 The method for producing a substrate with a conductive layer according to claim 1 , wherein the conductive composition comprises a conductive filler and a thermosetting resin. 前記導電性組成物が塗装される前の基材の目付が10~200g/m2である、請求項1または2に記載の導電層付き基材の製造方法 3. The method for producing a substrate with a conductive layer according to claim 1, wherein the substrate has a basis weight of 10 to 200 g/ m2 before being coated with the conductive composition .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012515850A (en) 2009-01-16 2012-07-12 ゼウス インダストリアル プロダクツ, インコーポレイテッド Electrospinning of PTFE containing high viscosity materials
US20180192514A1 (en) 2015-08-21 2018-07-05 Amogreentech Co., Ltd. Wearable flexible printed circuit board and method of manufacturing the same
WO2020170962A1 (en) 2019-02-18 2020-08-27 株式会社バルカー Piezoelectric sensor and method for manufacturing piezoelectric sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11212916B2 (en) 2018-05-08 2021-12-28 W. L. Gore & Associates, Inc. Flexible printed circuits for dermal applications

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012515850A (en) 2009-01-16 2012-07-12 ゼウス インダストリアル プロダクツ, インコーポレイテッド Electrospinning of PTFE containing high viscosity materials
US20180192514A1 (en) 2015-08-21 2018-07-05 Amogreentech Co., Ltd. Wearable flexible printed circuit board and method of manufacturing the same
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